届高考物理二轮电学实验练习及答案.docx

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届高考物理二轮电学实验练习及答案

2020届高考物理二轮：

电学实验练习及答案

专题：

电学实验

1、某实验小组要测定一铭牌上只有额定电压为10V、而其他字迹不清楚的直流电动机正常工作时的机械效率，现实验室提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器（阻值较小）、备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒、细线、重物．

（1）小组成员设计如图甲、乙两个测量电路，其中比较合理的是乙图（选填“甲”或“乙”）．

（2）根据选取的电路图完善下面丙图中用电动机提升重物的实物电路连接．

2、（2019·江西南昌联考）

物理学习小组在测定某电源的电动势E和内阻r时，找来一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝ab替代滑动变阻器，设计了如图甲所示的实验，其中R0是阻值为2Ω的保护电阻，滑片P与电阻丝始终接触良好。

实验时闭合开关，调节P的位置，测得aP的长度x和对应的电压U、电流I数据，并分别绘制了如图乙所示的UI图像和如图丙所示的

x图像的数据描点。

则：

（1）电源的电动势E＝________V；内阻r＝________Ω。

（结果保留两位有效数字）

（2）已知电阻丝的横截面积S＝0.12×10－6m2，电阻丝的电阻率ρ为________Ω·m，电流表内阻为________Ω。

（结果保留两位有效数字）

（3）此实验用了图像法处理数据，优点是直观，但是不能减少或者消除________（填“偶然误差”或“系统误差”）。

3、某实验小组的同学准备探究某个灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下．

A．待测小灯泡一只：

额定电压为2.5V，电阻为几欧

B．电压表V1：

量程为300mV，内阻为300Ω

C．电压表V2：

量程为15V，内阻约为6kΩ

D．电流表A1：

量程为0.6A，内阻约为0.1Ω

E．电流表A2：

量程为300mA，内阻约为1Ω

F．滑动变阻器R1：

最大阻值为200Ω

G．滑动变阻器R2：

最大阻值为10Ω

H．定值电阻R0：

阻值为2700Ω

I．电动势为4.5V的直流电源一个，开关一个，导线若干

（1）实验中电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．（填写器材前的字母代号）

（2）请在图甲虚线框中画出该实验的电路图．

（3）该小组的同学通过实验作出了小灯泡的伏安特性曲线，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W；若将小灯泡直接与电动势E＝3.0V，内阻r＝7.5Ω的电源相连，小灯泡的功率为________W．（结果均保留两位有效数字）

4、某兴趣小组想用伏安法较准确地测定阻值约为1500Ω的新型合金材料的电阻率，实验室可供选用的器材有：

A．电压表V1（量程为3V，内阻约为3kΩ）

B．电压表V2（量程为15V，内阻约为15kΩ）

C．电流表A1（量程为3mA，内阻约为20Ω）

D．电流表A2（量程为10mA，内阻约为7Ω）

E．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）

F．电源E（电动势为4.5V，内阻约为0.5Ω）

G．开关S，导线若干

（1）要使电流表和电压表的示数都能达到满偏的三分之一以上，在所提供的电流表中就选用________，电压表就选用________。

（均选填器材前的字母）

（2）在方框中画出测定该电阻丝电阻的实验电路图，并对选用的器材进行标注。

（3）若测得电阻丝的长度为l、直径为d和阻值为R，则该新型材料的电阻率ρ＝________。

5、一根均匀的细长空心金属圆管，其横截面如图甲所示，长度为L，电阻R约为5Ω，这种金属的电阻率为ρ，因管线内径太小无法直接测量，某同学设计下列实验方案尽可能精确地测定它的内径d.

（1）用螺旋测微器测量金属管线外径D，图乙为螺旋测微器校零时的示数，用该螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200mm，则所测金属管线外径D＝mm.

（2）为测量金属管线的电阻R，取两节干电池（内阻不计）、开关和若干导线及下列器材：

A．电流表（0～0.6A，内阻约0.05Ω）；

B．电流表（0～3A，内阻约0.01Ω）；

C．电压表（0～3V，内阻约10kΩ）；

D．电压表（0～15V，内阻约50kΩ）；

E．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流为0.6A）；

F．滑动变阻器（0～100Ω，额定电流为0.3A）．

为准确测出金属管线阻值，电流表应选，电压表应选，滑动变阻器应选.（均填器材前的字母）

（3）如下图所示，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．

（4）根据已知的物理量（长度L、电阻率ρ）和实验中测量的物理量（电压表读数U、电流表读数I、金属管线外径D），则金属管线内径表达式为d＝.

6、某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度计，他所选用的器材有：

灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水绝缘材料，标准温度计，PTC热敏电阻RT（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为RT＝a＋kt，a＞0，k>0）．设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作．

（1）按电路图连接好实验器材．

（2）将滑动变阻器滑片P滑到________（选填“a”或“b”）端，单刀双掷开关S掷于________（选填“c”或“d”）端，调节滑片P使电流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路．

（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式：

I＝________（用题目中给定的符号表示）．

（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：

低温刻度在________（选填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？

________（选填“是”或“否”）．

1、某实验小组要测定一铭牌上只有额定电压为10V、而其他字迹不清楚的直流电动机正常工作时的机械效率，现实验室提供的器材有电流表、电压表、滑动变阻器（阻值较小）、备用电池若干节，开关、若干导线、固定电池的电池盒、细线、重物．

（1）小组成员设计如图甲、乙两个测量电路，其中比较合理的是乙图（选填“甲”或“乙”）．

（2）根据选取的电路图完善下面丙图中用电动机提升重物的实物电路连接．

答案：

见解析

（3）闭合电键前应将丙图中的滑动变阻器的滑片移到最右端（选填“左”或“右”）．闭合电键后移动滑动变阻器，使电压表和电流表都有明显的示数，但电动机并未转动，读出此时电压表和电流表的示数分别为2V、1A．继续移动滑动变阻器的滑片，将电压表的示数调为10V，这时电流表的示数为0.4A．此时电动机输出的机械功率为3.68W，若重物重为8N，则重物上升的速度大小为0.46m/s.

解析：

（1）乙电路能够使得电动机得到从零开始连续可调的电压，便于调节到在电压较低的情况下电动机不转时的电压表和电流表的值，便于测出电动机线圈的电阻，故选乙图较好．

（2）根据电路图连接实物图，如图所示，

（3）为了使闭合电键时滑动变阻器的输出电压为零，应将丙图中的滑动变阻器的滑片移到最右端．

根据欧姆定律可得：

电动机线圈的内阻：

r＝

＝

Ω＝2Ω.

加额定电压时，电动机的输出功率即机械功率：

P机＝U2I2－I

r＝10×0.4W－（0.4）2×2W＝3.68W.

若重物的重力为8N，由瞬时功率公式：

P机＝mgv

可得重物上升的速度为v＝

＝

m/s＝0.46m/s.

2、（2019·江西南昌联考）

物理学习小组在测定某电源的电动势E和内阻r时，找来一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝ab替代滑动变阻器，设计了如图甲所示的实验，其中R0是阻值为2Ω的保护电阻，滑片P与电阻丝始终接触良好。

实验时闭合开关，调节P的位置，测得aP的长度x和对应的电压U、电流I数据，并分别绘制了如图乙所示的UI图像和如图丙所示的

x图像的数据描点。

则：

（1）电源的电动势E＝________V；内阻r＝________Ω。

（结果保留两位有效数字）

（2）已知电阻丝的横截面积S＝0.12×10－6m2，电阻丝的电阻率ρ为________Ω·m，电流表内阻为________Ω。

（结果保留两位有效数字）

（3）此实验用了图像法处理数据，优点是直观，但是不能减少或者消除________（填“偶然误差”或“系统误差”）。

解析　

（1）UI图线与纵坐标的交点等于电源的电动势，从图上可得E＝3.0V。

在图像中找出两个清晰的点，读出对应的数据，然后根据公式r＋R0＝

≈3.0Ω，得r＝1.0Ω。

（2）电阻丝电阻R＝

＝ρ

＋RA，

x图像的斜率k＝

＝

Ω·m－1＝10Ω·m－1，电阻率ρ＝kS＝10×0.12×10－6Ω·m≈1.2×10－6Ω·m；

由

＝

x＋RA可知，函数

x图线纵截距为2.0Ω，它表示电流表的内阻为2.0Ω。

（3）图像法可以减小因为读数带来的偶然误差；但是对于由于电路选择等引起的系统误差却不能减小或消除。

答案　

（1）3.0　1.0（0.80～1.0均可）　

（2）1.2×10－6

2．0　（3）系统误差

3、某实验小组的同学准备探究某个灯泡的伏安特性曲线，所用器材如下．

A．待测小灯泡一只：

额定电压为2.5V，电阻为几欧

B．电压表V1：

量程为300mV，内阻为300Ω

C．电压表V2：

量程为15V，内阻约为6kΩ

D．电流表A1：

量程为0.6A，内阻约为0.1Ω

E．电流表A2：

量程为300mA，内阻约为1Ω

F．滑动变阻器R1：

最大阻值为200Ω

G．滑动变阻器R2：

最大阻值为10Ω

H．定值电阻R0：

阻值为2700Ω

I．电动势为4.5V的直流电源一个，开关一个，导线若干

（1）实验中电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．（填写器材前的字母代号）

（2）请在图甲虚线框中画出该实验的电路图．

（3）该小组的同学通过实验作出了小灯泡的伏安特性曲线，如图乙所示，则小灯泡的额定功率为________W；若将小灯泡直接与电动势E＝3.0V，内阻r＝7.5Ω的电源相连，小灯泡的功率为________W．（结果均保留两位有效数字）

解析：

（1）电压表V1量程太小，电压表V2量程太大，但给了定值电阻，可以采用电压表V1与定值电阻串联的办法增大V1的量程；因为灯泡的额定电压为2.5V，电阻为几欧，用电流表A1更合适；因为作小灯泡的伏安特性曲线，需要多组数据且能从零开始，滑动变阻器应采用分压接法，应选用便于调节的R2.

（2）电路图如图1所示，注意滑动变阻器采用分压式接法，电流表外接，电压表与定值电阻串联．

（3）由题图乙可知，额定电压2.5V对应的电流I＝0.44A，小灯泡的额定功率为P＝2.5×0.44W＝1.1W．若将小灯泡直接与电动势为E＝3.0V，内阻r＝7.5Ω的电源相连，在题图乙中画出电源的伏安特性曲线，如图2所示，两者的交点的纵坐标和横坐标的乘积等于小灯泡的功率，为0.26W.

答案：

（1）B　D　G　

（2）如图1所示

（3）1.1　0.26（0.24～0.28之间均正确）

4、某兴趣小组想用伏安法较准确地测定阻值约为1500Ω的新型合金材料的电阻率，实验室可供选用的器材有：

A．电压表V1（量程为3V，内阻约为3kΩ）

B．电压表V2（量程为15V，内阻约为15kΩ）

C．电流表A1（量程为3mA，内阻约为20Ω）

D．电流表A2（量程为10mA，内阻约为7Ω）

E．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）

F．电源E（电动势为4.5V，内阻约为0.5Ω）

G．开关S，导线若干

（1）要使电流表和电压表的示数都能达到满偏的三分之一以上，在所提供的电流表中就选用________，电压表就选用________。

（均选填器材前的字母）

（2）在方框中画出测定该电阻丝电阻的实验电路图，并对选用的器材进行标注。

（3）若测得电阻丝的长度为l、直径为d和阻值为R，则该新型材料的电阻率ρ＝________。

【解析】　

（1）由于用伏安法测量该电阻丝的电阻，根据所给的电源电压大致求出电路中的电流I＝

A＝0.003A，所以选择量程较小的电流表C；为使读数更准确，电压表选量程较小的A。

（2）电路图采用伏安法如图所示。

（3）根据电阻定律R＝ρ

和面积公式S＝π

2得到：

ρ＝

。

【答案】　

（1）C　A　

（2）见【解析】图　（3）

5、一根均匀的细长空心金属圆管，其横截面如图甲所示，长度为L，电阻R约为5Ω，这种金属的电阻率为ρ，因管线内径太小无法直接测量，某同学设计下列实验方案尽可能精确地测定它的内径d.

（1）用螺旋测微器测量金属管线外径D，图乙为螺旋测微器校零时的示数，用该螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200mm，则所测金属管线外径D＝mm.

（2）为测量金属管线的电阻R，取两节干电池（内阻不计）、开关和若干导线及下列器材：

A．电流表（0～0.6A，内阻约0.05Ω）；

B．电流表（0～3A，内阻约0.01Ω）；

C．电压表（0～3V，内阻约10kΩ）；

D．电压表（0～15V，内阻约50kΩ）；

E．滑动变阻器（0～10Ω，额定电流为0.6A）；

F．滑动变阻器（0～100Ω，额定电流为0.3A）．

为准确测出金属管线阻值，电流表应选，电压表应选，滑动变阻器应选.（均填器材前的字母）

（3）如下图所示，请按实验要求将实物图中的连线补充完整．

（4）根据已知的物理量（长度L、电阻率ρ）和实验中测量的物理量（电压表读数U、电流表读数I、金属管线外径D），则金属管线内径表达式为d＝.

【答案】

（1）5.167

（2）A、C、E

（3）如下图所示．

（4）

解析：

（1）螺旋测微器校零时的示数为3.3×0.01mm＝0.033mm；螺旋测微器测量的管线外径读数为5.200mm，则所测金属管线外径D＝5.200mm－0.033mm＝5.167mm.

（2）两节新的干电池电动势为3V，因此电压表选择3V的量程，即C；因为电路中最大电流大约为Im＝

＝

A＝0.6A，为了测量精确，电流表应选择A；滑动变阻器采用限流式接法，因为待测电阻较小，所以滑动变阻器选择E.

（3）由于待测电阻属于小电阻，所以电流表采用外接法，滑动变阻器采用限流式接法．

（4）该实验需要测量空心金属管线的内径，通过伏安法测出电阻的大小，结合电阻定律求出横截面积，从而根据外径求出内径的大小，根据欧姆定律得R＝

，而R＝ρ

，则S＝

，因为S＝π

2－π

2，解得d＝

.

6、某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度计，他所选用的器材有：

灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水绝缘材料，标准温度计，PTC热敏电阻RT（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为RT＝a＋kt，a＞0，k>0）．设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作．

（1）按电路图连接好实验器材．

（2）将滑动变阻器滑片P滑到________（选填“a”或“b”）端，单刀双掷开关S掷于________（选填“c”或“d”）端，调节滑片P使电流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路．

（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式：

I＝________（用题目中给定的符号表示）．

（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：

低温刻度在________（选填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？

________（选填“是”或“否”）．

解析：

（2）根据实验的原理可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到a端，以保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流表满偏，设此时电路总电阻为R，断开电路．

（3）当温度为t时，热敏电阻的阻值为：

RT＝a＋kt，根据闭合电路的欧姆定律可得，I＝

＝

.

（4）由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的．

答案：

（2）a　c　满偏　（3）

　（4）右　否